기초과학연구원(IBS) 기후물리연구단 악셀 팀머만 단장 연구팀은 슈퍼컴퓨터를 이용한 기후모델 시뮬레이션을 통해 지구 온난화가 해빙(해수 얼음)을 빠르게 녹여 바다의 '중규모 수평 교란' 현상을 심화할 것으로 예측된다고 5일 밝혔다.

중규모 수평 교란(mesoscale horizontal stirring)은 바람, 해류, 바닷속 소용돌이 등이 만들어내는 거대한 물결 섞임 현상이다.

수십에서 수백㎞ 규모로 바닷물이 수평 방향으로 휘저어지면서 열과 영양분이 퍼지고 플랑크톤이나 어란·유충, 미세 플라스틱과 같은 오염물질 확산에도 영향을 미친다.

이처럼 지구 온난화가 해양 생태계에 미치는 영향이 크지만, 극지 해양의 변화를 관측하는 것은 쉽지 않다.

지리적 한계로 인해 관측이 제한적이고, 위성 관측 자료로는 중규모 해양 과정을 정밀하게 파악하기 어렵기 때문이다.

연구팀은 IBS가 보유한 슈퍼컴 '알레프'를 이용해 초고해상도 기후모델을 이용한 시뮬레이션을 수행했다.

대기 중 이산화탄소 농도를 현재 수준과 2배, 4배로 늘려가며 비교한 결과, 이산화탄소 농도가 높아질수록 북극과 남극 연안의 바다가 더 거세게 요동치는 것으로 나타났다.

시뮬레이션 결과, 지구온난화로 인한 해빙의 급격한 감소가 미래 북극해와 남극 연안 해역의 해류와 난류를 강화하며, 바닷물의 수평 교란을 가속하는 것으로 나타났다.

연구팀은 북극과 남극에서 교란이 강화되는 원인이 서로 다르다는 점을 밝혀냈다.

북극해에서는 해빙이 줄면서 바람이 해수를 더 강하게 밀어 표층 순환류와 난류를 강화하는 반면, 남극 연안 해역에서는 녹은 해빙에 의해 담수가 유입되면서 해수의 밀도 차이를 키워 해류의 세기와 교란을 강화하는 것으로 나타났다.

악셀 팀머만 연구단장은 "현재 기후와 생명의 상호작용을 더욱 효과적으로 통합하는 차세대 지구 시스템 모델을 개발 중"이라며 "이를 통해 극지 생태계가 지구온난화에 어떻게 반응하는지에 대한 이해를 높일 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 클라이밋 체인지'(Nature Climate Change) 이날 자에 실렸다.